(57)【要約】【課題】排気ガスが触媒を通過する場合に、電気式加熱触媒を用いて触媒内部の温度差の拡大を抑制する。【解決手段】ＥＣＵは、ペダルストローク量を取得するステップ（Ｓ１００）と、要求パワーＰｅを算出するステップ（Ｓ１０２）と、触媒温度Ｔｃを取得するステップ（Ｓ１０４）と、温度差ΔＴｃを推定するステップ（Ｓ１０６）と、温度差ΔＴｃがしきい値ΔＴｃ（０）よりも大きい場合に（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、通電パターンを決定するステップ（Ｓ１１０）と、通電制御を実行するステップ（Ｓ１１２）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】図６
2013068205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンの排気管に設けられ、一様の素材により形成される触媒と、前記触媒の外周部に取り付けられ、前記触媒を加熱するための電極とを含む排気浄化装置と、
前記エンジンからの排気ガスが前記触媒に通過する場合に前記電極に電流を流す通電制御を実行するための制御装置を含む、車両。
【請求項２】
前記制御装置は、前記エンジンの運転状態と前記触媒の温度とに基づいて前記通電制御を実行するか否かを決定する、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記制御装置は、前記エンジンの運転状態と前記触媒の温度とに基づく前記触媒の状態が、前記触媒内の温度分布における温度の高低差がしきい値よりも大きい状態である場合に、前記通電制御を実行する、請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記制御装置は、前記触媒の状態が、前記高低差が前記しきい値よりも小さい状態である場合に、前記通電制御を実行しない、請求項３に記載の車両。
【請求項５】
前記制御装置は、前記通電制御の実行時において、前記エンジンの運転状態と前記触媒の温度とに基づいて通電電力と通電時間とを決定する、請求項１〜４のいずれかに記載の車両。
【請求項６】
前記一様の素材は、材質が単一の素材である、請求項１〜５のいずれかに記載の車両。
【請求項７】
前記触媒は、円筒形状であって、
前記電極は、前記触媒の外周面に設けられ、電源に接続される接続部分と、前記接続部分を中心として、前記触媒の外周面を部分的に覆う弓なり形状の断面を有する断面部分とを有する第１電極と、
前記第１電極と同一の形状を有し、前記触媒を介在して対向する位置に設けられる第２電極とを含み、
前記断面部分は、前記接続部分から離れる位置になるほど薄い形状になるように形成される、請求項１〜５のいずれかに記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気管に設けられる電気式加熱触媒の通電制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、特開２０１０−２２３１５９号公報（特許文献１）に開示されているように、電極を用いて触媒を通電することによって触媒温度を上昇させる電気加熱式触媒が公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２３１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、排気ガスが触媒を通過することにより、触媒の中心側は、温度が高い状態になり、触媒の外周側は、温度が低い状態になるような温度分布になる。このような温度差は、温度変化が大きくなるほど拡大するため、温度差に起因した熱応力が触媒に生じるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、排気ガスが触媒を通過する場合に、電気式加熱触媒を用いて触媒内部の温度差の拡大を抑制する車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のある局面に係る車両は、エンジンと、エンジンの排気管に設けられ、一様の素材により形成される触媒と、触媒の外周部に取り付けられ、触媒を加熱するための電極とを含む排気浄化装置と、エンジンからの排気ガスが触媒に通過する場合に電極に電流を流す通電制御を実行するための制御装置を含む。
【０００７】
好ましくは、制御装置は、エンジンの運転状態と触媒の温度とに基づいて通電制御を実行するか否かを決定する。
【０００８】
さらに好ましくは、制御装置は、エンジンの運転状態と触媒の温度とに基づく触媒の状態が、触媒内の温度分布における温度の高低差がしきい値よりも大きい状態である場合に、通電制御を実行する。
【０００９】
さらに好ましくは、制御装置は、触媒の状態が、高低差がしきい値よりも小さい状態である場合に、通電制御を実行しない。
【００１０】
さらに好ましくは、制御装置は、通電制御の実行時において、エンジンの運転状態と触媒の温度とに基づいて通電電力と通電時間とを決定する。
【００１１】
さらに好ましくは、一様の素材は、材質が単一の素材である。
さらに好ましくは、触媒は、円筒形状である。電極は、触媒の外周面に設けられ、電源に接続される接続部分と、接続部分を中心として、触媒の外周面を部分的に覆う弓なり形状の断面を有する断面部分とを有する第１電極と、第１電極と同一の形状を有し、触媒を介在して対向する位置に設けられる第２電極とを含む。断面部分は、接続部分から離れる位置になるほど薄い形状になるように形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係る車両の全体ブロック図である。
【図２】ＥＨＣの断面を示す図である。
【図３】触媒中心部から電極までの温度分布を示す図である。
【図４】本実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵの機能ブロック図である。
【図５】エンジンに対する要求パワーに応じた触媒内部の温度差の変化を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】本実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図７】電極から触媒への通電時における触媒内部の温度分布を示す図である。
【図８】排気ガスの通過中に電極から触媒に通電した場合の触媒中心部から電極までの温度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態は、説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。
【００１４】
図１を参照して、本実施の形態に係るハイブリッド車両１（以下の説明においては、単に車両１と記載する）の全体ブロック図が説明される。車両１は、エンジン１０と、駆動軸１６と、第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと記載する）２０と、第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧと記載する）３０と、動力分割装置４０と、減速機５８と、ＰＣＵ（Power  Control  Unit）６０と、バッテリ７０と、充電装置７８と、駆動輪８０と、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）２００とを含む。
【００１５】
この車両１は、エンジン１０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン１０が発生する動力は、動力分割装置４０によって２経路に分割される。２経路のうちの一方の経路は減速機５８を介して駆動輪８０へ伝達される経路であり、他方の経路は第１ＭＧ２０へ伝達される経路である。
【００１６】
第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、たとえば、三相交流回転電機である。第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、ＰＣＵ６０によって駆動される。
【００１７】
第１ＭＧ２０は、動力分割装置４０によって分割されたエンジン１０の動力を用いて発電してＰＣＵ６０を経由してバッテリ７０を充電するジェネレータとしての機能を有する。また、第１ＭＧ２０は、バッテリ７０からの電力を受けてエンジン１０の出力軸であるクランク軸１８を回転させる。これによって、第１ＭＧ２０は、エンジン１０を始動するスタータとしての機能を有する。
【００１８】
第２ＭＧ３０は、バッテリ７０に蓄えられた電力および第１ＭＧ２０により発電された電力の少なくともいずれか一方を用いて駆動輪８０に駆動力を与える駆動用モータとしての機能を有する。また、第２ＭＧ３０は、回生制動によって発電された電力を用いてＰＣＵ６０を経由してバッテリ７０を充電するためのジェネレータとしての機能を有する。
【００１９】
エンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。
【００２０】
エンジン１０は、複数の気筒１０２と、複数の気筒１０２の各々に燃料を供給する燃料噴射装置１０４と、エキゾーストマニホールド１０６と、排気通路１０８と、ＥＨＣ（電気加熱式触媒）１１０と、触媒温度センサ１１４とを含む。なお、エンジン１０の気筒１０２は、１つ以上あればよい。
【００２１】
燃料噴射装置１０４は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ１に基づいて、各気筒に対して適切な時期に適切な量の燃料を噴射したり、各気筒に対する燃料の噴射を停止したりする。燃料噴射装置１０４による燃料噴射量は、噴射時間によって調整される。
【００２２】
排気通路１０８の一方端は、エキゾーストマニホールド１０６に接続される。また、排気通路１０８の他方端は、図示しないマフラーに接続される。排気通路１０８の途中には、ＥＨＣ１１０が設けられる。
【００２３】
ＥＨＣ１１０は、排気ガスを浄化する触媒と、触媒を通電するための正側電極１１６および負側電極１１８とを含む。なお、ＥＨＣ１１０は、電極を用いて触媒に通電することによって触媒の温度を上昇させる構成であれば、特に限定されるものではなく、種々の公知の構成を用いればよい。
【００２４】
図２にＥＨＣ１１０内の触媒１５４の断面が示される。図２に示すように、ＥＨＣ１１０内の触媒１５４は、円筒形状を有する。触媒１５４の基材部分は、一様の素材で形成される。触媒１５４の基材部分は、単一の材質の部材を用いたハニカム構造を有する。なお、図２に示される触媒１５４の構造は一例であり、特に図２に示される構造に限定されるものではない。
【００２５】
正側電極１１６は、触媒１５４の外周面に設けられ、電源に接続される接続部分１５０と、接続部分１５０を中心として、触媒の外周面を部分的に覆う弓なり形状の断面を有する断面部分１５２とを有する。断面部分１５２は、接続部分１５０から離れる位置になるほど薄い形状になるように形成される。これは、接続部分１５０から離れる位置になるほど電気的抵抗を増加させるためである。
【００２６】
負側電極１１８は、正側電極１１６と同一の形状を有する。負側電極１１８は、正側電極１１６と触媒１５４を介在して対向する位置に設けられる。
【００２７】
ＰＣＵ６０とＥＨＣ１１０とは、正極線および負極線で接続される。ＥＨＣ１１０には、ＰＣＵ６０を介して、バッテリ７０からの電力および第１ＭＧ２０で発電された電力が供給される。なお、バッテリ７０とＥＨＣ１１０との接続関係は図１に示すものに限定されない。
【００２８】
ＰＣＵ６０とＥＨＣ１１０との間には、リレーが内蔵された電源回路１１２が設けられおり、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ３に基づいてＥＨＣ１１０とＰＣＵ６０との電気的な接続状態を切り替える。電源回路１１２に内蔵されたリレーが閉じられると、ＥＨＣ１１０とＰＣＵ６０とが接続され、ＥＨＣ１１０内の正側電極１１６と負側電極１１８とに電圧が印加される。正側電極１１６および負側電極１１８への通電によってＥＨＣ１１０内の触媒１５４にジュール熱が生じることによりＥＨＣ１１０内の触媒１５４が加熱される。電源回路１１２に内蔵されたリレーが開かれると、ＥＨＣ１１０とＰＣＵ６０との接続が遮断され、正側電極１１６および負側電極１１８への通電が停止される。このように、ＥＣＵ２００が電源回路１１２を制御することによってＥＨＣ１１０内の触媒１５４への通電量が制御される。なお、ＥＣＵ２００は、ＰＣＵ６０を制御することによりＥＨＣ１１０に供給される電力（電圧や電流）を変化させるようにしてもよいし、あるいは、電源回路１１２に内蔵されたリレーに対してデューティ制御を実施することによってＥＨＣ１１０に供給される電力を変化させるようにしてもよい。さらには、電源回路１１２にＥＨＣ１１０に供給される電力を変化させる回路が設けられていてもよい。
【００２９】
正側電極１１６および負側電極１１８が通電されると、ＥＨＣ１１０内の触媒１５４に通電される。正側電極１１６および負側電極１１８は、弓なり形状の断面を有し、接続部分１５０から離れる位置になるほど薄い形状になるように形成されることで、電気的抵抗が増加させる。そのため、正側電極１１６から負側電極１１８に向けて、ＥＨＣ１１０内の触媒１５４を一様に電流が流れる。
【００３０】
図１に戻って、触媒温度センサ１１４は、ＥＨＣ１１０内の触媒１５４の温度（以下、触媒温度と記載する）Ｔｃを検出する。触媒温度センサ１１４は、検出された触媒温度Ｔｃを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００３１】
触媒温度Ｔｃは、触媒温度センサ１１４により直接検出されてもよい。あるいは、触媒温度Ｔｃは、ＥＣＵ２００により、ＥＨＣ１１０の近傍の部材の温度、ＥＨＣ１１０の上流の排気温度、ＥＨＣ１１０の下流の排気温度、あるいは、エンジン１０の運転履歴に基づいて推定されてもよい。
【００３２】
さらに、エンジン１０には、エンジン回転速度センサ１１が設けられる。エンジン回転速度センサ１１は、エンジン１０のクランク軸１８の回転速度（以下、エンジン回転数と記載する）Ｎｅを検出する。エンジン回転速度センサ１１は、検出されたエンジン回転数Ｎｅを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００３３】
動力分割装置４０は、駆動輪８０を回転させるための駆動軸１６、エンジン１０のクランク軸１８および第１ＭＧ２０の回転軸の三要素の各々を機械的に連結する。動力分割装置４０は、上述の三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の２つの要素間での動力の伝達を可能とする。第２ＭＧ３０の回転軸は、駆動軸１６に連結される。
【００３４】
動力分割装置４０は、サンギヤ５０と、ピニオンギヤ５２と、キャリア５４と、リングギヤ５６とを含む遊星歯車機構である。ピニオンギヤ５２は、サンギヤ５０およびリングギヤ５６の各々と噛み合う。キャリア５４は、ピニオンギヤ５２を自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランク軸１８に連結される。サンギヤ５０は、第１ＭＧ２０の回転軸に連結される。リングギヤ５６は、駆動軸１６を介在して第２ＭＧ３０の回転軸および減速機５８に連結される。
【００３５】
減速機５８は、動力分割装置４０や第２ＭＧ３０からの動力を駆動輪８０に伝達する。また、減速機５８は、駆動輪８０が受けた路面からの反力を動力分割装置４０や第２ＭＧ３０に伝達する。
【００３６】
ＰＣＵ６０は、スイッチング素子を複数個含む。ＰＣＵ６０は、スイッチング素子のオン・オフ動作を制御することによってバッテリ７０に蓄えられた直流電力を第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動するための交流電力に変換する。ＰＣＵ６０は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ２に基づいて制御されるコンバータおよびインバータ（いずれも図示せず）を含む。コンバータは、バッテリ７０から受けた直流電力の電圧を昇圧してインバータに出力する。インバータは、コンバータが出力した直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０に出力する。これにより、バッテリ７０に蓄えられた電力を用いて第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０が駆動される。また、インバータは、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０によって発電される交流電力を直流電力に変換してコンバータに出力する。コンバータは、インバータが出力した直流電力の電圧を降圧してバッテリ７０へ出力する。これにより、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０により発電された電力を用いてバッテリ７０が充電される。なお、コンバータは、省略してもよい。
【００３７】
バッテリ７０は、蓄電装置であり、再充電可能な直流電源である。バッテリ７０としては、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池が用いられる。バッテリ７０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ７０は、上述したように第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０により発電された電力を用いて充電される他、外部電源（図示せず）から供給される電力を用いて充電されてもよい。なお、バッテリ７０は、二次電池に限らず、直流電圧を生成できるもの、たとえば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であってもよい。
【００３８】
バッテリ７０には、電池温度センサ１５６と、電流センサ１５８と、電圧センサ１６０とが設けられる。
【００３９】
電池温度センサ１５６は、バッテリ７０の電池温度ＴＢを検出する。電池温度センサ１５６は、電池温度ＴＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００４０】
電流センサ１５８は、バッテリ７０の電流ＩＢを検出する。電流センサ１５８は、電流ＩＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００４１】
電圧センサ１６０は、バッテリ７０の電圧ＶＢを検出する。電圧センサ１６０は、電圧ＶＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００４２】
ＥＣＵ２００は、バッテリ７０の電流ＩＢと、電圧ＶＢと、電池温度ＴＢとに基づいてバッテリ７０の残容量（以下の説明においては、ＳＯＣ（State  of  Charge）と記載する）を推定する。ＥＣＵ２００は、たとえば、電流ＩＢと、電圧ＶＢと、電池温度ＴＢとに基づいてＯＣＶ（Open  Circuit  Voltage）を推定し、推定されたＯＣＶと所定のマップとに基づいてバッテリ７０のＳＯＣを推定してもよい。あるいは、ＥＣＵ２００は、たとえば、バッテリ７０の充電電流と放電電流とを積算することによってバッテリ７０のＳＯＣを推定してもよい。
【００４３】
充電装置７８は、充電プラグ３００が車両１に取り付けられることによって外部電源３０２から供給される電力を用いてバッテリ７０を充電する。充電プラグ３００は、充電ケーブル３０４の一方端に接続される。充電ケーブル３０４の他方端は、外部電源３０２に接続される。充電装置７８の正極端子は、ＰＣＵ６０の正極端子とバッテリ７０の正極端子とを接続する電源ラインＰＬに接続される。充電装置７８の負極端子は、ＰＣＵ６０の負極端子とバッテリ７０の負極端子とを接続するアースラインＮＬに接続される。
【００４４】
第１レゾルバ１２は、第１ＭＧ２０に設けられる。第１レゾルバ１２は、第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１を検出する。第１レゾルバ１２は、検出された回転速度Ｎｍ１を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００４５】
第２レゾルバ１３は、第２ＭＧ３０に設けられる。第２レゾルバ１３は、第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２を検出する。第２レゾルバ１３は、検出された回転速度Ｎｍ２を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００４６】
減速機５８と駆動輪８０とを連結するドライブシャフト８２には、車輪速センサ１４が設けられる。車輪速センサ１４は、駆動輪８０の回転速度Ｎｗを検出する。車輪速センサ１４は、検出された回転速度Ｎｗを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。ＥＣＵ２００は、受信した回転速度Ｎｗに基づいて車速Ｖを算出する。なお、ＥＣＵ２００は、回転速度Ｎｗに代えて第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２に基づいて車速Ｖを算出するようにしてもよい。
【００４７】
アクセルペダル１６２は、運転席に設けられる。アクセルペダル１６２には、ペダルストロークセンサ１６４が設けられる。ペダルストロークセンサ１６４は、アクセルペダル１６２のストローク量ＡＰを検出する。ペダルストロークセンサ１６４は、ストローク量ＡＰを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。なお、ペダルストロークセンサ１６４に代えてアクセルペダル１６２に対する乗員の踏力を検出するためのアクセルペダル踏力センサを用いてもよい。
【００４８】
ＥＣＵ２００は、エンジン１０を制御するための制御信号Ｓ１を生成し、その生成した制御信号Ｓ１をエンジン１０へ出力する。また、ＥＣＵ２００は、ＰＣＵ６０を制御するための制御信号Ｓ２を生成し、その生成した制御信号Ｓ２をＰＣＵ６０へ出力する。ＥＣＵ２００は、電源回路１１２を制御するための制御信号Ｓ３を生成し、その生成した制御信号Ｓ３を電源回路１１２へ出力する。
【００４９】
ＥＣＵ２００は、エンジン１０およびＰＣＵ６０等を制御することによって車両１が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体、すなわち、バッテリ７０の充放電状態、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の動作状態を制御する。
【００５０】
ＥＣＵ２００は、運転席に設けられたアクセルペダル１６２のストローク量ＡＰに対応する要求パワーＰｖを算出する。ＥＣＵ２００は、算出された要求パワーＰｖに応じて、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０のトルクと、エンジン１０の出力とを制御する。
【００５１】
上述したような構成を有する車両１においては、発進時や低速走行時等であってエンジン１０の効率が悪い場合には、第２ＭＧ３０のみによる走行が行なわれる。また、通常走行時には、たとえば動力分割装置４０によりエンジン１０の動力が２経路の動力に分けられる。一方の動力で駆動輪８０が直接的に駆動される。他方の動力で第１ＭＧ２０を駆動して発電が行なわれる。このとき、ＥＣＵ２００は、発電された電力を用いて第２ＭＧ３０を駆動させる。このように第２ＭＧ３０を駆動させることにより駆動輪８０の駆動補助が行なわれる。
【００５２】
車両１の減速時には、駆動輪８０の回転に従動する第２ＭＧ３０がジェネレータとして機能して回生制動が行なわれる。回生制動によって回収した電力は、バッテリ７０に蓄えられる。なお、ＥＣＵ２００は、バッテリ７０のＳＯＣが低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１０の出力を増加させて第１ＭＧ２０による発電量を増加させる。これにより、バッテリ７０のＳＯＣが増加させられる。また、ＥＣＵ２００は、低速走行時でも必要に応じてエンジン１０からの駆動力を増加させる制御を行なう場合もある。たとえば、上述のようにバッテリ７０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機が駆動される場合や、エンジン１０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。
【００５３】
以上のような構成を有する車両１のエンジン１０の作動中において、排気ガスがＥＨＣ１１０内の触媒１５４を通過することにより、触媒１５４の中心側は、温度が高い状態になり、触媒１５４の外周側は、温度が低い状態になるような温度分布になる。
【００５４】
具体的には、触媒１５４内を排気ガスが通過する場合には、図２に示すように、中心部側になるほど触媒１５４の温度が高くなり、外周側になるほど触媒１５４の温度が低くなる複数の同心円を等温線としたような温度分布となる。これは、触媒１５４の中心部側になるほど排気ガスの流速が高くなり、触媒１５４の外周側になるほど排気ガスの流速が遅くなるとともに排気管から放熱されるためである。
【００５５】
その結果、図３に示すように、触媒１５４内の中心部の温度Ｔｃ（０）と外周部の電極直下（接続部分１５０の直下）付近の温度Ｔｃ（１）との間で温度差ΔＴｃ（Ｔｃ（０）−Ｔｃ（１））が生じる。特に。この温度差ΔＴｃは、車両１の加速時などによる温度変化が大きくなるほど拡大するため、温度差ΔＴｃに起因した熱応力が触媒１５４に生じる場合がある。
【００５６】
そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ２００が、ＥＨＣ１１０内の触媒１５４にエンジン１０からの排気ガスが通過する場合に正側電極１１６および負側電極１１８に電流を流す通電制御を実行する点に特徴を有する。
【００５７】
図４に、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ２００は、要求パワー算出部２０２と、温度差推定部２０４と、温度差判定部２０６と、通電パターン決定部２０８と、通電制御部２１０とを含む。
【００５８】
要求パワー算出部２０２は、アクセルペダル１６２のストローク量ＡＰと、車速Ｖと、路面の勾配とに基づいてエンジン１０に対する要求パワーＰｅを算出する。
【００５９】
要求パワー算出部２０２は、たとえば、アクセルペダル１６２のストローク量ＡＰから運転者が要求する加速度を算出する。要求パワー算出部２０２は、現在の車速Ｖおよび路面の勾配とに基づいて算出された加速度を達成するための車両１に対する要求パワーＰｖを算出する。要求パワー算出部２０２は、車両１に対する要求パワーＰｖから第２ＭＧ３０を用いて出力可能なパワーＰｍを減算することによってエンジン１０に対する要求パワーＰｅを算出する。要求パワー算出部２０２は、アクセルペダル１６２のストローク量ＡＰと、車速Ｖと、路面の勾配と、エンジン１０に対する要求パワーＰｅと関係を示す所定のマップを用いてエンジン１０に対する要求パワーＰｅを算出してもよい。所定のマップは、ストローク量ＡＰと、車速Ｖと、路面の勾配と、エンジン１０に対する要求パワーＰｅとの関係が実験等によって適合されたマップである。
【００６０】
温度差推定部２０４は、触媒温度Ｔｃと、要求パワー算出部２０２によって算出されたエンジン１０に対する要求パワーＰｅとに基づいて触媒１５４の中心部から電極直下付近までの温度差ΔＴｃを推定する。
【００６１】
温度差推定部２０４は、エンジン１０に対する要求パワーＰｅと、触媒温度Ｔｃと、温度差ΔＴｃとの関係を示す所定のマップを用いて温度差ΔＴｃを推定してもよい。所定のマップは、エンジン１０に対する要求パワーＰｅと、触媒温度Ｔｃと、温度差ΔＴｃとの関係が実験等によって適合されたマップである。
【００６２】
温度差推定部２０４は、エンジン１０に対する要求パワーＰｅから触媒１５４に与えられる熱エネルギーを算出し、算出された熱エネルギーと現在の触媒温度Ｔｃとに基づいて触媒１５４の中心部と電極直下付近との間で生じる温度差ΔＴｃを推定してもよい。
【００６３】
なお、本実施の形態において触媒１５４の中心部から電極直下付近までの温度差ΔＴｃとは、温度差ΔＴｃのピーク値をいうものとする。
【００６４】
図５に、時間Ｔ（０）においてアクセルペダル１６２が踏み込まれた場合の触媒１５４における中心部の温度と電極直下付近の温度との変化を示す。たとえば、アクセルペダル１６２のストローク量ＡＰがＡＰ（０）になるまで踏み込まれた場合、エンジン１０に対する要求パワーＰｅは、図５の太実線に示すように、時間Ｔ（０）において上昇を開始し、ストローク量ＡＰ（０）に対応する要求パワーＰｅ（０）に収束するものとする。
【００６５】
この場合、触媒１５４の中心部の温度Ｔｃ１は、図５の細実線に示すように、時間Ｔ（０）において上昇を開始して、要求パワーＰｅの収束に応じて温度Ｔｃ１もある温度Ｔｃ１（０）に収束する。
【００６６】
触媒１５４の電極直下付近の温度Ｔｃ２は、図５の細破線に示すように、時間Ｔ（０）においてＴｃ１よりも小さい上昇量で上昇を開始した後、温度Ｔｃ１に対して時間が経過するとともに近づくように変化する。
【００６７】
その結果、温度Ｔｃ１と温度Ｔｃ２との差ΔＴｃ（図５の下段のグラフの実線）は、時間Ｔ（０）において増加を開始した後、時間Ｔ（１）にて、ピーク値ΔＴｃｐ（０）となり、時間Ｔ（１）以降に減少していく。
【００６８】
温度差推定部２０４は、触媒温度Ｔｃと、エンジン１０に対する要求パワーＰｅとに基づいて上述したピーク値を温度差ΔＴｃとして推定する。
【００６９】
また、たとえば、アクセルペダル１６２のストローク量ＡＰがＡＰ（０）よりも小さいＡＰ（１）になるまで踏み込まれた場合、エンジン１０に対する要求パワーＰｅは、図５の太破線に示すように、時間Ｔ（０）において上昇を開始し、ストローク量ＡＰ（１）に対応する要求パワーＰｅ（１）（＜Ｐｅ（０））に収束するものとする。
【００７０】
この場合、触媒１５４の中心部の温度Ｔｃ１’は、図５の一点鎖線に示すように、時間Ｔ（０）において上昇を開始して、要求パワーＰｅの収束に応じて温度Ｔｃ１’もある温度Ｔｃ１’（０）（＜Ｔｃ１（０））に収束する。
【００７１】
また、触媒１５４の電極直下付近の温度Ｔｃ２’は、図５の二点鎖線に示すように、時間Ｔ（０）においてＴｃ１’よりも小さい上昇量で上昇を開始した後に、温度Ｔｃ１’に対して時間が経過するとともに近づくように変化する。
【００７２】
その結果、温度Ｔｃ１’と温度Ｔｃ２’との差ΔＴｃ’（図５の下段のグラフの破線）は、時間Ｔ（０）において増加を開始した後、時間Ｔ（１）にて、ピーク値ΔＴｃｐ（１）となり、時間Ｔ（１）以降に減少していく。
【００７３】
このとき、温度Ｔｃ１’は、温度Ｔｃ１と比較して、時間Ｔ（０）における温度の上昇量が小さく、収束する温度Ｔｃ１’（０）も温度Ｔｃ１（０）よりも小さい。また、温度Ｔｃ２’は、温度Ｔｃ２と比較して、時間Ｔ（０）における温度の上昇量が小さく、その後において時間が経過するとともにＴｃ１（０）よりも小さいＴｃ１’（０）に近づくように変化する。
【００７４】
そのため、ピーク値ΔＴｃｐ（１）は、ΔＴｃ（０）よりも小さくなる。すなわち、触媒１５４内の温度の上昇量が急になるほど（エンジン１０に対する要求パワーＰｅが増加するほど）、触媒１５４内の温度差は拡大する（ピーク値が増加する）。
【００７５】
すなわち、温度差推定部２０４は、エンジン１０に対する要求パワーＰｅが高い場合には、低い場合よりも高い値を温度差ΔＴｃとして推定する。
【００７６】
なお、温度差推定部２０４は、たとえば、触媒温度センサ１１４から触媒温度Ｔｃを取得してもよい。あるいは、温度差推定部２０４は、ＥＨＣ１１０の近傍の部材の温度、触媒１５４の上流の排気温度、触媒１５４の下流の排気温度、あるいは、エンジン１０の運転履歴に基づいて触媒温度Ｔｃの変動量を推定し、推定された変動量を積算していくことによって触媒温度Ｔｃを推定してもよい。
【００７７】
温度差判定部２０６は、温度差推定部２０４によって推定された温度差ΔＴｃがしきい値ΔＴｃ（０）よりも大きいか否かを判定する。しきい値ΔＴｃ（０）は、触媒１５４を保護する必要があるか否かを決定するためのしきい値である。しきい値ΔＴｃ（０）は、たとえば、熱応力により触媒の形状に影響を及ぼさない程度の温度差であることを判定するための値であって、実験等によって適合される。
【００７８】
なお、温度差判定部２０６は、たとえば、温度差推定部２０４によって推定された温度差ΔＴｃがしきい値ΔＴｃ（０）よりも大きい場合に温度差判定フラグをオン状態にしてもよい。
【００７９】
通電パターン決定部２０８は、バッテリ７０のＳＯＣと、エンジン１０に対する要求パワーＰｅと、触媒温度Ｔｃとに基づいて通電パターンを決定する。通電パターン決定部２０８は、たとえば、エンジン１０に対する要求パワーＰｅと、触媒温度Ｔｃと、正側電極１１６および負側電極１１８への通電電力および通電時間との関係を示す所定のマップを用いて通電パターンを決定してもよい。
【００８０】
所定のマップは、エンジン１０に対する要求パワーＰｅと、触媒温度Ｔｃと、通電電力および通電時間との関係が実験等によって適合されたマップである。また、通電パターン決定部２０８は、たとえば、バッテリ７０のＳＯＣが低い場合には、高い場合と比べて通電電力または通電時間が減少するように補正してもよい。あるいは、通電パターン決定部２０８は、たとえば、バッテリ７０のＳＯＣが下限値に近い場合（ＳＯＣがしきい値（＞下限値）よりも低い場合）には、正側電極１１６および負側電極１１８への通電制御を実行しないことを決定してもよい。なお、通電パターン決定部２０８は、たとえば、温度差判定フラグがオン状態である場合に、バッテリ７０のＳＯＣと、エンジン１０に対する要求パワーＰｅと、触媒温度Ｔｃとに基づいて通電パターンを決定してもよい。
【００８１】
また、通電時間は、少なくとも図５で示したように、温度差ΔＴｃが増加を開始した時点（時間Ｔ（０））からピーク値になる時点（時間（Ｔ１））までの時間よりも長い時間が決定されることが望ましい。
【００８２】
なお、通電パターンは、バッテリ７０のＳＯＣと、エンジン１０に対する要求パワーＰｅと、触媒温度Ｔｃとに基づいて決定されることに限定されない。
【００８３】
通電制御部２１０は、決定された通電パターンにしたがって通電制御を実行する。通電制御部２１０は、決定された通電電力が供給されるようにＰＣＵ６０および電源回路１１２を制御し、決定された通電時間が経過するまで電源回路１１２に内蔵されたリレーをオン状態にし、決定された通電時間が経過した後に電源回路１１２に内蔵されたリレーをオフ状態にする。
【００８４】
本実施の形態において、要求パワー算出部２０２と、温度差推定部２０４と、温度差判定部２０６と、通電パターン決定部２０８と、通電制御部２１０とは、いずれもＥＣＵ２００のＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。
【００８５】
図６を参照して、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００８６】
ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ２００は、ペダルストロークセンサ１６４からアクセルペダル１６２のストローク量ＡＰを取得する。
【００８７】
Ｓ１０２にて、ＥＣＵ２００は、エンジン１０に対する要求パワーＰｅを算出する。なお、要求パワーＰｅの算出方法については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。
【００８８】
Ｓ１０４にて、ＥＣＵ２００は、触媒温度センサ１１４から触媒温度Ｔｃを取得する。Ｓ１０６にて、ＥＣＵ２００は、算出された要求パワーＰｅと触媒温度Ｔｃとに基づいて触媒１５４の中心部と電極直下付近との間の温度差ΔＴｃを推定する。
【００８９】
Ｓ１０８にて、ＥＣＵ２００は、推定された温度差ΔＴｃがしきい値ΔＴｃ（０）よりも大きいか否かを判定する。推定された温度差ΔＴｃがしきい値ΔＴｃ（０）よりも大きい場合には（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでない場合には（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。
【００９０】
Ｓ１１０にて、ＥＣＵ２００は、バッテリ７０のＳＯＣとエンジン１０に対する要求パワーＰｅと触媒温度Ｔｃとに基づいて通電パターンを決定する。Ｓ１１２にて、ＥＣＵ２００は、決定された通電パターンにしたがって通電制御を実行する。
【００９１】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵ２００の動作について図７および図８を参照して説明する。
【００９２】
たとえば、車両１の走行中においては、アクセルペダル１６２のストローク量ＡＰが取得され（Ｓ１００）、エンジン１０に対する要求パワーＰｅが算出され（Ｓ１０２）、算出された要求パワーＰｅと、触媒温度センサ１１４から取得された触媒温度Ｔｃとに基づいて（Ｓ１０４）、温度差ΔＴｃが推定される（Ｓ１０６）。
【００９３】
推定された温度差ΔＴｃがしきい値ΔＴｃ（０）以下である場合には（Ｓ１０８にてＮＯ）、通電制御は実行されない。一方、推定された温度差ΔＴｃがしきい値ΔＴｃ（０）よりも大きい場合には（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、バッテリ７０のＳＯＣと、エンジン１０に対する要求パワーＰｅと、触媒温度Ｔｃとに基づいて通電パターンが決定される（Ｓ１１０）。そして、決定された通電パターンにしたがって通電制御が実行される（Ｓ１１２）。
【００９４】
たとえば、エンジン１０が停止している場合など、排気ガスが触媒１５４を通過しない場合に、通電制御が実行されると、触媒１５４に対して電流が一様に流れる。このとき、触媒１５４の正側電極１１６付近および負側電極１１８付近においては、熱がこもる。そのため、図７に示すように、正側電極１１６付近および負側電極１１８付近において温度が高くなる。一方、正側電極１１６と負側電極１１８との中間部分においては、排気管からの放熱により、正側電極１１６付近あるいは負側電極１１８付近よりも温度が低い温度分布となる。
【００９５】
そのため、排気ガスが触媒１５４を通過する場合、排気ガスの通過時に温度が低くなる正側電極１１６および負側電極１１８付近においては、通電制御の実行によって温度が上昇する。その結果、図８の実線に示すように、触媒１５４の中心部から電極直下の外周部までの間において、温度がほぼ一定になるような温度分布になる。
【００９６】
なお、図８の破線は、排気ガスが触媒１５４を通過する場合の触媒１５４内の温度分布を示す。図８の一点鎖線は、排気ガスが触媒１５４を通過しない場合に通電制御を実行するときの触媒１５４内の温度分布を示す。
【００９７】
以上のようにして、本実施の形態に係る車両１によると、一様な素材により形成される触媒１５４を通電することによる温度分布と、排気ガス通過時の温度分布とを組み合わせることによって、排気ガスが通過する場合の触媒内の温まりにくい箇所を通電制御によって加熱することができる。その結果、触媒内の温度差の拡大を効果的に抑制することができる。したがって、排気ガスが触媒を通過する場合に、電気式加熱触媒を用いて触媒内部の温度分布の高低差の拡大を抑制する車両を提供することができる。
【００９８】
また、触媒１５４の中心部から電極直下付近までの温度差ΔＴｃがしきい値以下になると推定される場合に、通電制御が実行しないことによって、不必要な電力消費を抑制することができる。
【００９９】
さらに、触媒を一様な素材で形成し、かつ、所定形状の正側電極１１６および負側電極１１８を触媒１５４の外周部に設けることによって、図８に示すような通電時の温度分布を得ることができる。その結果、排気ガスが触媒を通過する場合に触媒内の温度の拡大を抑制することができる。
【０１００】
なお、本実施の形態においては、排気ガスの通過時の触媒１５４内の温度分布に対して中心部から電極直下の外周部までの温度分布がほぼ一定になるような正側電極１１６および負側電極１１８の形状を選択したものとして説明したが、エンジン１０の構成によって排気ガスの通過時の触媒１５４内の温度分布は変化する。そのため、エンジン１０の構成毎に中心部から電極直下の外周までの温度分布がほぼ一定になるような正側電極１１６および負側電極１１８の最適な形状が選択されることが望ましい。
【０１０１】
また、排気ガスの通過時の触媒１５４内の温度分布の温度差ΔＴｃが通電制御によってしきい値ΔＴｃ（０）よりも小さくなればよく、特に、正側電極１１６および負側電極１１８の形状は、図２に示す形状に限定されるものではない。
【０１０２】
本発明が適用される車両としては、図１に示される形式のハイブリッド車両に限定されるものではなく、その他の形式（たとえば、シリーズ形式あるいはパラレル形式）のハイブリッド車両であってもよい。さらに、本発明が適用される車両としては、エンジン１０が搭載される車両であればよく、ハイブリッド車両以外にもエンジンのみを駆動源とする車両に適用されてもよい。
【０１０３】
本実施の形態においては、ＥＣＵ２００は、エンジン１０に対する要求パワーＰｅと、触媒温度Ｔｃとに基づいて温度差ΔＴｃを推定するとして説明したが、たとえば、エンジン１０に対する要求パワーＰｅに代えてエンジン１０に対する要求トルクＴｅ、排気ガスの温度あるいは排気ガスの流量に基づいて温度差ΔＴｃを推定してもよい。
【０１０４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０５】
１  ハイブリッド車両、１０  エンジン、１１  エンジン回転速度センサ、１２，１３  レゾルバ、１４  車輪速センサ、１６  駆動軸、１８  クランク軸、２０，３０  ＭＧ、４０  動力分割装置、５０  サンギヤ、５２  ピニオンギヤ、５４  キャリア、５６  リングギヤ、５８  減速機、６０  ＰＣＵ、７０  バッテリ、７８  充電装置、８０  駆動輪、８２  ドライブシャフト、１０２  気筒、１０４  燃料噴射装置、１０６  エキゾーストマニホールド、１０８  排気通路、１１２  電源回路、１１４  触媒温度センサ、１１６  正側電極、１１８  負側電極、１５０  接続部分、１５２  断面部分、１５４  触媒、１５６  電池温度センサ、１５８  電流センサ、１６０  電圧センサ、１６２  アクセルペダル、１６４  ペダルストロークセンサ、２００  ＥＣＵ、２０２  要求パワー算出部、２０４  温度差推定部、２０６  温度差判定部、２０８  通電パターン決定部、２１０  通電制御部、３００  充電プラグ、３０２  外部電源、３０４  充電ケーブル。
【図１】
2013068205.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013068205.tif 000009
【図８】
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